CN102220694A - 用于织物多功能整理的组合物及使用其的织物多功能整理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于织物多功能整理的组合物及使用其的织物多功能整理方法，所述组合物包含二甲基二羟基乙烯脲(DMUG)、含有交联基团的全氟化化合物、封端型水性聚氨酯、柔软剂、催化剂和水。本发明的织物整理方法为，先将织物浸没到所述组合物中，然后轧染，并干燥和烘焙所述织物。本发明处理后的织物表现出耐久的防水、防油、防污和防皱性能，以及手感柔软、强力损伤低等特性，并且不含甲醛，符合环保要求。

Description

用于织物多功能整理的组合物及使用其的织物多功能整理方法

技术领域

本发明涉及纺织行业技术领域，尤其涉及一种用于织物多功能整理的组合物及使用该组合物的织物多功能整理方法。

背景技术

迄今，人们已将多种氟化物成功地用于纺织品的防水、防油及防污处理。美国专利US4859754(Maekawa等)、US5350795(Smith等)、US6372674(Lack等)公开了氟代烷基丙烯酸酯聚合物、氟代烷基甲基丙烯酸酯聚合物、聚四氟乙烯或其它氟化乙烯聚合物适合用于织物整理。经处理后的织物表面如果形成涂层，则表现出极好的防水防油性能。然而，这种处理具有水洗牢度差的弊病，因为已知的氟化聚合物没有与纤维底物反应的交联基团。这些起作用的氟化聚合物与纤维底物之间固着的不充分导致了较差的防水防油性能。

美国专利US4788287和US4792354(Matsuo等)公开了一种防水防油化合物，其具有至少两个末端片段和至少一个连接所述末端片段的中间片段，每个末端片段包含至少一个连接有-CONH-基团的多氟烷基，所述中间片段为一个分子中包含至少两个-CONH-的聚氨酯预聚物。美国专利US6855772(Linford等)公开了一种羧基官能化的氟聚物，其与金属原子混合使用时可交联到被包覆的材料表面上，经处理后的织物基体即使在多次洗涤后仍表现出良好和持久的防水防油性能。

然而，在很多实际应用中，折皱回复或易护理性能也是需要或希望得到的，特别是跟拒水拒油结合起来的时候。美国专利US4396391(North等)和US6123739(Andrews等)公开了一种基于二羟甲基二羟基乙烯脲(DMDHEU)的试剂，用于为棉或含棉混纺织物增添抗皱性能。但是，基于DMDHEU的体系具有处理后的织物会释放甲醛的缺点，而甲醛被国际上认为是一种人类致癌剂。

美国专利US6372674、US6746491和US6825138公开了一种包含质量分数8-14％的DMDHEU和质量分数4-10％的聚四氟乙烯的组合物，可以为含有纤维素的纤维织物增加防水、防污和防皱性能。但是如上所述，它也有释放甲醛的弊病，从环境和安全方面考虑这是最不希望的。而且，当织物用这种组合物处理后，由于聚四氟乙烯与纤维之间为非共价键，其防水防油性能差，经不起反复洗涤。处理后的织物显著的强力损失也是一个问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种用于织物多功能整理的组合物，经该组合物处理后的织物具有持久的防水、防油、防污及防皱性能，以及手感柔软和强力损伤低等特性，并且不含甲醛。

本发明进一步要解决的技术问题在于，还提供一种织物多功能整理方法，采用上述的组合物对织物进行处理，使织物具有防水、防油、防污和防皱等多重功能。

为了达成上述目的，依据本发明，提供一种用于织物多功能整理的组合物，所述组合物由以下质量分数的材料混合制成：

二甲基二羟基乙烯脲(DMUG)    5-12％

含有交联基团的全氟化化合物  1-4％

封端型水性聚氨酯  1-3％

柔软剂  1-2％

催化剂  0.01-10％

其余为水。

在本发明所述的用于织物多功能整理的组合物中，优选地，所述含有交联基团的全氟化合物为如下化学式的化合物：CF₃(CF₂)_nCH₂CH₂Si(CH₂R)₃，其中，n为3-8，R为羟甲基或环氧基。

在本发明所述的用于织物多功能整理的组合物中，优选地，所述封端型水性聚氨酯为如下化学式所示的聚合物：NaSO₃OCNH(R)CH₂(R)HNCOO(CHOH)_2nOOCNH(R)CH₂(R)HNCOSO₃Na或NaSO₃OCNH(CH₂)₆HNCOO(CHOH)_2nOOCNH(CH₂)₆HNCOSO₃Na，其中，n为10-100，R为苯基。

在本明所述的用于织物多功能整理的组合物中，优选地，所述软化剂选自硅酮、聚二甲硅氧烷、氨基硅油或硅烷共聚醇。

在本发明所述的用于织物多功能整理的组合物中，优选地，所述催化剂选自：氯化镁、氯化铝或硝酸锌。

为了达成上述目的，依据本发明，还提供一种织物多功能整理方法，包括以下步骤：将织物浸没到上述组合物中；轧染所述织物；干燥和烘焙所述织物。

在本发明所述的织物多功能整理方法中，优选地，所述织物为棉织物、人造纤维、亚麻布、聚酯棉混纺织物或聚酯亚麻混纺织物。

在本发明所述的织物多功能整理方法中，优选地，所述聚酯棉混纺织物和所述聚酯亚麻混纺织物中纤维素的含量为20％以上。

在本发明所述的织物多功能整理方法中，优选地，所述织物整理方法还包括烘焙前所述织物通过拉张或熨烫所述织物去除折皱的步骤。

在本发明所述的织物多功能整理方法中，优选地，所述干燥和/或烘焙的温度为110-180℃。

本发明的用于织物多功能整理的组合物中包含DMUG，这是一种不含甲醛的用于稳定的熨烫处理的交联剂，经DMUG处理后，即使在苛刻条件下经过多次洗涤，织物仍具有很好的抗氯破坏的效果。

本发明的用于织物多功能整理的组合物中包含含有交联基团的全氟化合物，其交联基团可以与纤维素反应产生耐久的防水、防油和防污性能。

本发明的用于织物多功能整理的组合物中包含封端型水性聚氨酯，其以异氰酸酯基为末端，属于热固型树脂，当加热到分解温度时，可以释放出异氰酸酯基(-NCO)与含有羟基的基体反应，生成对热更加稳定的化学键。与DMDHEU及1，2，3，4-丁烷四羧酸等小分子交联剂不同，该封端型水性聚氨酯是大分子的聚合物交联剂，其用于织物的防皱处理中，可以在交联网络中形成有弹性的中间层，该弹性中间层能够改善织物的强力保留率和耐久压烫性能。

本发明的用于织物多功能整理的组合物处理后的织物表现出耐久的防水、防油、防污和防皱性能，以及手感柔软、强力损伤低等特性，并且不含甲醛，符合环保要求。

本发明的织物整理方法对织造或非织造的纤维素织物进行处理，织物中的羟基与DMUG、含有交联基团的全氟化化合物及封端型水性聚氨酯反应，形成交联聚合物网络，它们之间独特的结合产生协同效应，使织物表现出持久的防水、防油、防污和防皱性能、柔软的手感以及持久的拉伸强度，并且不含甲醛，符合环保要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的织物的整理方法的流程图；

图2是本发明实施例1处理后的棉织物与未处理的棉织物的防水、防油、防污和防皱效果对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

本发明的用于织物多功能整理的组合物中包含活性的改性乙烯脲树脂，例如DMUG，DMUG可由N，N-二甲基脲和乙二醛合成，本发明的用于织物整理的组合物中所用的DMUG树脂的量优选为质量分数5-12％。

本发明的用于织物多功能整理的组合物中包含含有交联基团的全氟化合物，优选为如下化学式的化合物：CF₃(CF₂)_nCH₂CH₂Si(CH₂R)₃，其中，n为3-8，R为羟甲基或环氧基，其可以容易地从全氟化烷基硅烷偶联剂(例如，1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷，购自Aldrich)制备。本发明的用于织物整理的组合物中所用的含有交联基团的全氟化合物的量优选为质量分数1-4％。

本发明的用于织物多功能整理的组合物中包含封端型水性聚氨酯添加剂，优选地为如下化学式所示的聚合物：NaSO₃OCNH(R)CH₂(R)HNCOO(CHOH)_2nOOCNH(R)CH₂(R)HNCOSO₃Na或NaSO₃OCNH(CH₂)₆HNCOO(CHOH)_2nOOCNH(CH₂)₆HNCOSO₃Na，其中，n为10-100，R为苯基。上述封端型水性聚氨酯可从有机异氰酸酯(MDI：二苯基甲烷二异氰酸酯或HDI：1，6-六亚甲基二异氰酸酯)、多元醇(PEG：聚乙二醇)和封端剂亚硫酸氢钠制备(例如，Subramani S等，New development ofpolyurethane dispersion derived from blocked aromatic diisocyanate.Prog.Org.Coat.，vol.48，2003，p.71-79)。本发明的用于织物整理的组合物中使用的封端型水性聚氨酯的量优选为质量分数1-3％。

本发明的用于织物多功能整理的组合物中还包含有催化剂和柔软剂。催化剂用来加速反应以便在织物的处理中可以采用较为简单的浸没技术，而不是织物的长时间浸泡，从而减少烘焙时间。典型的催化剂包括酸(例如盐酸、硫酸、氟硼酸、乙酸、羟基乙酸、马来酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、草酸)、金属盐(例如镁的盐酸盐、硝酸盐、氟硼酸盐或氟硅酸盐，锌的盐酸盐、硝酸盐、氟硼酸盐或氟硅酸盐，氯氧化锆，硫酸氢钠或硫酸氢钾)、氯化铵、胺盐酸盐(例如2-氨基-2-甲基-1-丙醇的盐酸盐)以及它们的混合物等。本发明的用于织物整理的组合物体系中优选氯化镁、氯化铝和硝酸锌作为催化剂，催化剂的用量一般为质量分数0.01-10％，优选为质量分数0.05-5％。柔软剂选自硅酮、聚二甲硅氧烷、氨基硅油、硅烷共聚醇等。例如，商业品包括购自Clariant或BF Goodrich的SOLUSOFTSANDOPERM

CERAPERM

DILASOFT 25，100，425和970、PE-207、PE-BNN和PE-10M。本发明的用于织物整理的组合物中使用的柔软剂的量优选为质量分数1-2％。

本发明的织物多功能整理方法适合用于织造或非织造的纤维素织物，包括100％的纤维素织物，如棉织物、人造纤维、亚麻布；以及混纺织物，如聚酯棉混纺织物和聚酯亚麻混纺织物，所述混纺织物优选但不限于纤维素的含量为20％以上的混纺织物。本发明织物整理方法可以有效地处理白色和彩色织物。

本发明的用于织物多功能整理的组合物可以通过任何已知的便捷方式对织物进行处理，例如通过浸染和轧染，而且其全过程都是在水溶液中进行。

本发明的织物多功能整理方法包括：将织物浸没到本发明的用于织物整理的组合物中；轧染所述织物；干燥和烘焙所述织物。图1是本发明的织物的整理方法的流程图。如图1所示，本发明的织物多功能整理方法过程中，首先将织物浸入到制备的用于织物整理的组合物中，然后将浸过的织物用轧辊轧染，最后加热干燥、烘焙，可使织物具有防水、防油、防污和防皱性能。优选地，在干燥与烘焙步骤之间，还包括通过拉张或熨烫织物去除折皱的步骤。

对于衣服，可将其放入装有本发明的用于织物多功能整理的组合物的容器中来浸没。所述衣服优选地用热空气旋干至织物纤维的自然状态，干燥时间依赖于织物是100％的纤维素纤维织物还是含有纤维素纤维的混纺织物。在旋干后，所述衣物进行熨烫去除折皱，并转移至热的烘焙箱中烘焙3-5分钟，使所述组合物和纤维进行交联，优选地，所述烘焙箱的温度为150-180℃。

制备例1

将质量分数4％的乙二醛水溶液(100g)加入到三口圆底烧瓶中，并加入质量分数25％的碳酸钠和质量分数2％的盐酸以调节pH至5-5.5，然后加入N，N’-二甲脲(60g)，50℃保温3h，然后冷却至0℃，得到的粗产品用甲醇重结晶得到精炼产物二甲基二羟基乙烯脲(DMUG)。

制备例2

在0-5℃的氮气环境中，将烯丙基溴(30mL)的无水***(30mL)溶液逐滴加入到镁(10.0g)和无水***(150mL)的混合物中，然后在0-5℃搅拌2h。在氮气环境中，将烷基溴化镁溶液转移至滴液漏斗中，然后慢慢地回流加入到1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷(24.5g，0.05mol，购自Aldrich)和无水***(150mL)的混合物中。将饱和的氯化铵水溶液慢慢地加入到反应混合物中，分离有机层并用***萃取水层，有机层用水、盐溶液洗涤，并用无水硫酸镁干燥，得到中间产物1H，1H，2H，2H-全氟化辛基三烷基硅烷。

在10℃的氮气环境下，将中间产物1H，1H，2H，2H-全氟化辛基三烷基硅烷(7.5g，15mmol)的无水四氢呋喃(90mL)溶液慢慢地滴加到硼烷(27mL)的四氢呋喃(45mL)溶液中。室温搅拌3h，在20℃下依次加入3M氢氧化钠溶液(30mL)和30％过氧化氢溶液(4.5mL)。搅拌2h，加入水(100mL)。用二氯甲烷萃取上述混合物，有机层用水洗涤，然后用无水硫酸镁干燥。真空除去溶剂。利用硅胶和二氯甲烷/甲醇(15∶1)洗脱的柱色谱对残留物提纯，得到活性全氟化合物产物1H，1H，2H，2H-全氟化辛基三丙醇基硅烷。

制备例3

将二苯基甲烷二异氰酸酯(100g，MDI，购自Aldrich)、聚乙二醇(16.5g，PEG，Mn＝1000，购自Aldrich)、乙酸(350g)和N，N-二甲基乙胺(50mg，购自Aldrich)加入到容量为1000mL的三口圆底烧瓶中，在50±2℃的真空条件下持续搅拌1.5h以得到聚合物前体。聚合物前体冷却到0-4℃，然后与含有亚硫酸氢钠(104g)、亚硫酸钠(36g)、异丙醇(300g)和水(180g)的溶液中。在0-4℃下续继搅拌30min，得到封端型水性聚氨酯。

制备例4

将质量分数10％的DMUG(制备实施例1制备)、质量分数2％的1H，1H，2H，2H-全氟化辛基三丙醇基硅烷(制备实施例2制备)、质量分数2％的封端型水性聚氨酯(制备实施例3制备)、质量分数1％的硅酮柔软剂(SILYOUSOFT T8180，购自中国广东德美精细化工股份有限公司)、质量分数1％的氯化镁和质量分数84％的水混合，并剧烈搅拌5-10min制备本发明的用于织物多功能整理的组合物(以下简称组合物)。

实施例1

制备例4制备的组合物用于100％棉织物的轧染，根据织物重量使湿轧余率为61％。处理后的织物在110℃干燥3min，拉紧在165℃烘焙3min。得到的织物即使在多次洗涤后仍表现出极好的防水、防油、防污和防皱性能。

图2是本发明实施例1处理后的棉织物与未处理的棉织物的防水、防油、防污和防皱效果对比图，所示织物样品均根据AATCC测试方法124-2006以标准程序洗涤5次。

如图2所示，图中A-1至A-3为未处理的棉织物，其中A-3为A-2的局部放大图；B-1至B-3为本实施例的用于织物多功能整理的组合物处理过的棉织物，其中B-3为B-2的局部放大图。从对比可以看出，本实施例的处理过的织物具有明显的防水、防油、防污和防皱性能。

实施例2

将100％棉纤维衣服浸没到制备例4制备的组合物中，干燥至湿度8-10％，熨烫去除折皱，在165℃烘焙3min。产物具有与实施例1中相似的性能。

实施例3

用制备例4制备的组合物处理40％棉/60％聚酯混纺织物，所述组合物中用7％的DMUG代替10％的DMUG。所用方法与实施例1中所述相同。产物具有与实施例1中相似的性能。

对比例

将制备例4的组合物中10％的DMUG替换为10％的DMDHEU，重复实施例1中的步骤。处理后的织物释放的甲醛量按照AATCC测试方法112-2008测试为150ppm。

以上所述仅为本发明的具有代表性的实施例，不以任何方式限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于织物多功能整理的组合物，其特征在于，所述组合物由以下质量分数的材料混合制成：

二甲基二羟基乙烯脲5-12％

含有交联基团的全氟化化合物1-4％

封端型水性聚氨酯1-3％

柔软剂1-2％

催化剂0.01-10％

其余为水。

2.根据权利要求1所述的用于织物多功能整理的组合物，其特征在于，所述含有交联基团的全氟化合物为如下化学式的化合物：CF₃(CF₂)_nCH₂CH₂Si(CH₂R)₃，其中，n为3-8，R为羟甲基或环氧基。

3.根据权利要求1所述的用于织物多功能整理的组合物，其特征在于，所述封端型水性聚氨酯为如下化学式所示的聚合物：NaSO₃OCNH(R)CH₂(R)HNCOO(CHOH)_2nOOCNH(R)CH₂(R)HNCOSO₃Na或NaSO₃OCNH(CH₂)₆HNCOO(CHOH)_2nOOCNH(CH₂)₆HNCOSO₃Na，其中，n为10-100，R为苯基。

4.根据权利要求1所述的用于织物多功能整理的组合物，其特征在于，所述柔软剂选自硅酮、聚二甲基硅氧烷、氨基硅油或硅烷共聚醇。

5.根据权利要求1所述的用于织物多功能整理的组合物，其特征在于，所述催化剂选自：氯化镁、氯化铝或硝酸锌。

6.一种织物多功能整理方法，其特征在于，包括以下步骤：将织物浸没到权利要求1～5任一项所述组合物中；轧染所述织物；干燥和烘焙所述织物。

7.根据权利要求6所述的织物多功能整理方法，其特征在于，所述织物为棉织物、人造纤维、亚麻布、聚酯棉混纺织物或聚酯亚麻混纺织物。

8.根据权利要求7所述的织物多功能整理方法，其特征在于，所述聚酯棉混纺织物和所述聚酯亚麻混纺织物中纤维素的含量为20％以上。

9.根据权利要求6所述的织物多功能整理方法，其特征在于，所述织物整理方法还包括烘焙前通过拉张或熨烫所述织物去除折皱的步骤。

10.根据权利要求6所述的织物多功能整理方法，其特征在于，所述干燥和/或烘焙的温度为110-180℃。

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